JP3088528B2 - Micro-liquid flow rate detection element and micro-liquid supply device using the element - Google Patents

Micro-liquid flow rate detection element and micro-liquid supply device using the element

Info

Publication number
JP3088528B2
JP3088528B2 JP03320600A JP32060091A JP3088528B2 JP 3088528 B2 JP3088528 B2 JP 3088528B2 JP 03320600 A JP03320600 A JP 03320600A JP 32060091 A JP32060091 A JP 32060091A JP 3088528 B2 JP3088528 B2 JP 3088528B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid
substrate
pressure
detecting
flow rate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP03320600A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH05157599A (en
Inventor
隆行 八木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP03320600A priority Critical patent/JP3088528B2/en
Publication of JPH05157599A publication Critical patent/JPH05157599A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3088528B2 publication Critical patent/JP3088528B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、血液検査等に使われる
フローサイトメーター、液体を噴射するインクジェット
記録ヘッド等の微小な液体を送液する際に用いられる微
小液体流量検出素子、及び微小液体供給装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flow cytometer used for blood tests and the like, a minute liquid flow rate detecting element used for sending a minute liquid such as an ink jet recording head for ejecting a liquid, and a minute liquid. It relates to a supply device.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、微小液体を取り扱う工業分野が増
えてきている。例えば、インク(液体)を噴出し、紙な
どの記録媒体上に付着させて記録を行うインクジェット
記録では高精細画像化を目指している。このためノズル
(細管)径は数十μm程度の微細なものとなっている。
細管が微細化するにつれインクを噴射させる噴射装置や
細管径のバラツキは印字時の画像に直接影響する。この
ためフォトリソグラフィを用いた精密な加工方法により
噴射装置及び細管を形成するものとなっている。他の微
小液体を取り扱う分野に血液検査システムがある。図6
はこの血液検査システムに使われるフローサイトメータ
ーのフローチェンバーを示すものである。ガラスを加工
して形成したフローチェンバー1の搬送用液体流入管3
から搬送用液体(図示せず)をフローチェンバー1内に
導入すると、搬送用液体の流れにより生じる吸引力によ
って、ノズル4内は減圧になり、これにより希釈血液は
試料流入管2からチェンバー1内に吸引され、ノズル4
を通って細管5に送られる。血液検査をより高精度に行
うためにフローチェンバー及び細管を微細かつ高精度に
形成する必要があり、インクジェットと同様にフォトリ
ソグラフィを用いてガラス基板上にチェンバーを作製す
る試みがなされている(R.Miyake, "A Development of
Micro Sheath Flow Chamber", Proceeding IEEE Micro
Electro Mechanical Systems, pp265-270, 1991)。
2. Description of the Related Art At present, an industrial field for handling fine liquids is increasing. For example, ink jet recording, in which ink (liquid) is ejected and adhered onto a recording medium such as paper to perform recording, aims at high-definition images. Therefore, the diameter of the nozzle (small tube) is as fine as several tens of μm.
As the thin tubes become finer, the ejection device that ejects ink and the variation in the diameter of the thin tubes directly affect the image at the time of printing. Therefore, the injection device and the thin tube are formed by a precise processing method using photolithography. There is a blood test system in the field of handling other minute liquids. FIG.
Shows the flow chamber of the flow cytometer used in this blood test system. Transfer liquid inflow pipe 3 of flow chamber 1 formed by processing glass
When the transfer liquid (not shown) is introduced into the flow chamber 1 from the nozzle, the suction pressure generated by the flow of the transfer liquid causes the pressure in the nozzle 4 to be reduced, whereby the diluted blood flows from the sample inflow pipe 2 into the chamber 1. Nozzle 4
Through the capillary 5. In order to perform a blood test with higher precision, it is necessary to form a flow chamber and a thin tube with finer and higher precision, and an attempt has been made to fabricate a chamber on a glass substrate using photolithography in the same manner as ink jet (R .Miyake, "A Development of
Micro Sheath Flow Chamber ", Proceeding IEEE Micro
Electro Mechanical Systems, pp 265-270, 1991).

【0003】これら細管の径が微細化するにつれ液体の
流速は細管のバラツキや液体供給ポンプの供給制御精度
に依存する。このため細管をフォトリソグラフィにて作
製し、且つ液体を搬送させる液体供給ポンプを再現性よ
く高精度に作製したり、または搬送用液体に印加する圧
力調整を高精度に行う機構を設けるなどの方法がとられ
ている。
[0003] As the diameter of these thin tubes becomes finer, the flow rate of the liquid depends on the dispersion of the thin tubes and the supply control accuracy of the liquid supply pump. For this reason, a method of producing a thin tube by photolithography and producing a liquid supply pump for transporting the liquid with high reproducibility and high precision, or providing a mechanism for adjusting the pressure applied to the transport liquid with high precision, etc. Has been taken.

【0004】しかしながら、0.1mm径以下の細管に
液体を流す場合、液体供給ポンプの供給制御精度の他
に、液体の粘性が影響するようになる。このため液体の
粘性や液温度等の管理を精密に行う必要が生じる。従
来、液体の管理および調整機構は、細管内ではなく、液
体のタンク等の細管への液体流入前工程に設けられ、真
に検出制御したい細管内の流速は直接測定できず、ブラ
ックボックスとして取り扱われていた。さらに細管をマ
ルチ化しようとする場合、細管内の流速は細管毎に上記
制御精度に起因するフラクチュエーションが存在し、流
速の安定性を向上するためには細管、及びポンプを高精
度に再現性よく作製する必要があった。
However, when a liquid flows through a thin tube having a diameter of 0.1 mm or less, the viscosity of the liquid is affected in addition to the supply control accuracy of the liquid supply pump. For this reason, it is necessary to precisely control the viscosity and the liquid temperature of the liquid. Conventionally, the liquid management and adjustment mechanism is provided not in the thin tube but in the process before the liquid flows into the thin tube such as the liquid tank, and the flow rate in the thin tube that you really want to detect and control cannot be directly measured, and it is treated as a black box Had been. Furthermore, when trying to multiply thin tubes, the flow rate in the thin tubes has a fraction due to the above control accuracy for each thin tube, and in order to improve the stability of the flow speed, the thin tubes and pumps are reproducible with high accuracy. It had to be made well.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みなされたもので、その目的とする所は、微小な液体の
流れを簡便に精度良く直接検出できる微小液体流量検出
素子、及び微小液体供給装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a minute liquid flow rate detecting element capable of directly detecting a minute liquid flow simply and accurately, and a minute liquid. To provide a supply device.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、流体の流速を
検知する微小流体流量検出素子において、第2基板と、
前記第2基板に設けられた圧力検出部と、前記圧力検出
部が細管空間内に位置できるように前記第2基板と共に
前記細管空間を形成する細管形成用溝が形成された第1
基板とを有し、前記圧力検出部は、前記第2基板に対し
て空隙部を介して離間して設けられる薄膜メンブレンに
接して設けられるピエゾ抵抗素子を有することを特徴と
する微小流体流量検出素子に関する。その際、前記圧力
検出部は、前記メンブレンの撓み量により圧力変化を検
出することができる。また、本発明は、流体の流速を検
知する微小流体流量検出素子において、第2基板と、前
記第2基板に設けられた圧力検出部と、前記圧力検出部
が細管空間内に位置できるように前記第2基板と共に前
記細管空間を形成する細管形成用溝が形成された第1基
板とを有し、前記圧力検出部は、前記第2基板に対して
離間している部分を有する片持ち梁形状の圧電体薄膜を
有することを特徴とする微小流体流量検出素子に関す
る。前記圧電体薄膜には、その圧電効果を検出するため
の電極が設けることができる。さらに、前記圧力検出部
は、前記片持ち梁形状の圧電体薄膜の撓み量により圧力
変化を検出することができる。
According to the present invention, there is provided a microfluidic flow rate detecting element for detecting a flow velocity of a fluid, comprising: a second substrate;
A pressure detecting portion provided on the second substrate; and a first tube forming groove for forming the narrow tube space together with the second substrate so that the pressure detecting portion can be located in the narrow tube space.
And a pressure sensor, wherein the pressure detector has a piezoresistive element provided in contact with a thin film membrane provided separately from the second substrate via a gap. Related to the element. At this time, the pressure detection unit can detect a pressure change based on the amount of deflection of the membrane. Further, the present invention provides a microfluidic flow rate detecting element for detecting a flow velocity of a fluid, wherein a second substrate, a pressure detecting portion provided on the second substrate, and the pressure detecting portion can be located in a narrow tube space. A first substrate formed with a groove for forming a narrow tube that forms the narrow tube space together with the second substrate, wherein the pressure detection unit has a portion separated from the second substrate; The present invention relates to a microfluidic flow rate detecting element having a piezoelectric thin film having a shape. The piezoelectric thin film may be provided with an electrode for detecting its piezoelectric effect. Further, the pressure detecting unit can detect a pressure change based on a bending amount of the cantilever-shaped piezoelectric thin film.

【0007】前記第1、2の基板の少なくとも一方をガ
ラス板で構成することができる、また、前記第1、2の
基板の少なくとも一方を単結晶シリコンで構成してもよ
い。さらに、前記細管空間の深さを100μm以下とす
ることができる。
At least one of the first and second substrates may be formed of a glass plate, and at least one of the first and second substrates may be formed of single crystal silicon. Further, the depth of the capillary space can be set to 100 μm or less.

【0008】また更に、本発明は前記素子と、前記素子
の細管部内壁に形成した液体搬送部と、制御部とを有
し、細管内液体の圧力を検出部で検出して液体搬送部に
フィードバックすることにより液体搬送量を制御するも
ので、液体搬送部が薄膜抵抗体よりなることを含むもの
である。
Further, the present invention comprises the element, a liquid transfer section formed on the inner wall of the thin tube section of the element, and a control section, wherein the detection section detects the pressure of the liquid in the thin tube and sends the liquid to the liquid transfer section. The feed amount is controlled by feedback, which includes that the liquid feed portion is formed of a thin film resistor.

【0009】[0009]

【作用】上記の構成を有する微小液体流量検出素子は、
細管内の液体の流速を流速圧力として直接検出し、更に
液体供給ポンプ(液体搬送部)の液体供給量の調整をす
るものである。
The minute liquid flow rate detecting element having the above configuration is
The flow rate of the liquid in the thin tube is directly detected as the flow rate pressure, and the liquid supply amount of the liquid supply pump (liquid transfer unit) is adjusted.

【0010】[0010]

【実施例】以下、本発明の一実施例につき図面を参照し
て説明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0011】図1は微小液体流量検出素子100を示す
分解斜視図で、図中12はシリコンからなる第2基板で
ある。
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a minute liquid flow rate detecting element 100, in which 12 is a second substrate made of silicon.

【0012】第2基板12の上面には2箇の取り出し電
極18、18’がアルミニウムを蒸着させることにより
形成すると共に、圧力検出部10としてピエゾ抵抗素子
が設けてある。
On the upper surface of the second substrate 12, two extraction electrodes 18 and 18 'are formed by evaporating aluminum, and a piezoresistive element is provided as the pressure detecting section 10.

【0013】13はガラス製の第1基板で、その下面に
は細管形成用溝11aが設けてある。ガラスの第1基板
13への溝11aの形成方法としては、感光性ガラスを
用いフォトリソグラフィにて感光する。また、ガラスを
フッ酸により所望の溝深さまでエッチング除去すること
もできる。他の方法としては、例えばガラスの第1基板
13またはシリコンの第2基板12にレジストを塗布し
フォトリソプロセスにより現像し固化することによりレ
ジスト除去部を溝として用いても良い。また、細管のパ
ターンをエッチングして形成したシリコン基板をガラス
基板に陽極接合することによっても溝11aを形成でき
る。
Reference numeral 13 denotes a first substrate made of glass, on the lower surface of which is formed a groove 11a for forming a thin tube. As a method for forming the groove 11a in the first substrate 13 made of glass, photosensitive glass is used for photolithography. Further, the glass can be removed by etching to a desired groove depth with hydrofluoric acid. As another method, for example, a resist may be used as a groove by applying a resist to the first substrate 13 made of glass or the second substrate 12 made of silicon, and developing and solidifying the resist by a photolithography process. The groove 11a can also be formed by anodically bonding a silicon substrate formed by etching a pattern of a thin tube to a glass substrate.

【0014】前記両基板12、13を接着剤で互に接着
することにより、基板12と溝11aとで後述する細管
11を形成すると共に、圧力検出部10が細管11内に
位置するようにするものである。
By bonding the two substrates 12 and 13 to each other with an adhesive, a thin tube 11 to be described later is formed by the substrate 12 and the groove 11a, and the pressure detecting unit 10 is positioned in the thin tube 11. Things.

【0015】図2はこの液体流量制御素子の主要部であ
る液体の流速を検知する圧力検出部10の製造工程を示
すもので、マイクロマシーニング技術(S.Sugiyama, "S
ilicon Integrated Pressure Sensors", Proc. of 2nd
International, Forum ASCI& Trans. Tech., pp5-12, 1
989)を用いて作製する。
FIG. 2 shows a manufacturing process of a pressure detecting section 10 for detecting a flow velocity of a liquid, which is a main part of the liquid flow control element, according to a micromachining technique (S. Sugiyama, "S.
ilicon Integrated Pressure Sensors ", Proc. of 2nd
International, Forum ASCI & Trans. Tech., Pp5-12, 1
989).

【0016】図2(A)に示すようにシリコンの第2基
板12上にシリコン酸化膜からなる犠牲層7を形成す
る。次いで、前記犠牲層7の上面及び基板12の上面を
覆ってシリコン窒化膜からなる絶縁層15を成膜する。
更に、その上にp型のピエゾ抵抗素子16を形成する。
ピエゾ抵抗素子の形成方法は、絶縁層15上にポリシリ
コン層を成膜し、これにボロンをイオン注入する。
As shown in FIG. 2A, a sacrificial layer 7 made of a silicon oxide film is formed on a second substrate 12 made of silicon. Next, an insulating layer 15 made of a silicon nitride film is formed to cover the upper surface of the sacrificial layer 7 and the upper surface of the substrate 12.
Further, a p-type piezoresistive element 16 is formed thereon.
In the method of forming the piezoresistive element, a polysilicon layer is formed on the insulating layer 15 and boron ions are implanted into the polysilicon layer.

【0017】次いで、図2(B)に示すように絶縁層1
5の一部にエッチ穴8をCF4 ガスを用いた反応性イオ
ンエッチングによって形成し、このエッチ穴8を介して
犠牲層7をフッ酸、フッ化アンモニウム水溶液でエッチ
ング除去して空隙部14を形成する。
Next, as shown in FIG.
An etch hole 8 is formed in a part of the hole 5 by reactive ion etching using CF 4 gas, and the sacrifice layer 7 is etched and removed with hydrofluoric acid or an aqueous solution of ammonium fluoride through the etch hole 8 to form the void portion 14. Form.

【0018】その後、図2(C)に示すように、ピエゾ
抵抗素子16及び絶縁層15を覆ってプラズマCVD法
によってシリコン窒化膜からなる保護層17を成膜し、
これによりエッチ穴8を塞ぐと共に、ピエゾ抵抗素子1
6の保護を行なう。この場合、空隙部14の上部の絶縁
層15の部分は可撓性のメンブレン27を構成する。
After that, as shown in FIG. 2C, a protective layer 17 made of a silicon nitride film is formed by a plasma CVD method so as to cover the piezoresistive element 16 and the insulating layer 15.
Thereby, the etch hole 8 is closed and the piezoresistive element 1 is closed.
6 is protected. In this case, the portion of the insulating layer 15 above the void portion 14 forms a flexible membrane 27.

【0019】次いで図2(D)に示すように、保護層1
7に引出し孔6を形成し、その後、アルミニウム蒸着に
よって信号の取り出し電極18を形成する。最後に第2
基板12上に溝11aを形成した第1基板13を接合す
ることにより、細管11内に圧力検出部10を形成した
微小液体流量検出素子100を得るものである。
Next, as shown in FIG.
The extraction hole 6 is formed in the electrode 7, and then the signal extraction electrode 18 is formed by aluminum evaporation. Finally the second
By joining the first substrate 13 having the groove 11 a formed on the substrate 12, the minute liquid flow detecting element 100 having the pressure detecting section 10 formed in the narrow tube 11 is obtained.

【0020】図3は微小液体供給装置の全体構成図であ
る。液体タンクから液体導入管20を通じて液体を液体
供給ポンプ(液体搬送部21)に供給する。ポンプ駆動
回路22は液体の流速を制御しつつ図2に示す細管11
に液体を送る。細管11を流れる液体の流速は図1に示
す圧力検出部10のメンブレンの変形に伴うピエゾ抵抗
素子の抵抗変化として検出し、流速検出回路23に送
る。CPU24により制御量をポンプ駆動回路22にフ
ィードバックし液体の流量調整を行う。従来のフローサ
イトメーターでは細管内の流体流速を直接検出すること
は難しかったが、本発明により液体の搬送速度を精密に
調整することが可能となる。
FIG. 3 is an overall configuration diagram of the micro liquid supply device. The liquid is supplied from the liquid tank to the liquid supply pump (liquid transfer unit 21) through the liquid introduction pipe 20. The pump driving circuit 22 controls the flow rate of the liquid while controlling the thin tube 11 shown in FIG.
Send liquid to The flow velocity of the liquid flowing through the thin tube 11 is detected as a change in resistance of the piezoresistive element due to the deformation of the membrane of the pressure detector 10 shown in FIG. The control amount is fed back to the pump drive circuit 22 by the CPU 24 to adjust the flow rate of the liquid. Although it was difficult to directly detect the fluid flow velocity in the thin tube with the conventional flow cytometer, the present invention makes it possible to precisely adjust the liquid transfer speed.

【0021】図4は第2の実施例の圧力検出部10’の
構成図を示すものである。細管11の一部を構成する基
板12上に取り出し電極18、18’と圧電体薄膜19
からなる片持ち梁が形成される。シリコン基板12に図
には示していない犠牲層となるタングステン−チタン合
金を図中片持ち梁の下部に形成し、次にAlを成膜しパ
ターニングし取り出し電極18を形成する。取り出し電
極18上にZnOからなる圧電体薄膜19をスパッタリ
ング法により真空成膜し、片持ち梁形状にパターニング
した上に、Alを成膜しパターニングして取り出し電極
18’を形成する。その後タングステン−チタンの犠牲
層を過酸化水素水を用いてエッチング除去し、片持ち梁
の形状を有する圧力検出部10’を得る。細管11は第
1の実施例と同様の方法により形成する。
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the pressure detector 10 'of the second embodiment. The extraction electrodes 18 and 18 ′ and the piezoelectric thin film 19 are formed on the substrate 12 which constitutes a part of the thin tube 11.
Is formed. A tungsten-titanium alloy serving as a sacrificial layer (not shown) is formed on the silicon substrate 12 below the cantilever in the figure, and then Al is formed and patterned to form an extraction electrode 18. A piezoelectric thin film 19 made of ZnO is vacuum-deposited on the extraction electrode 18 by a sputtering method, patterned into a cantilever shape, and Al is deposited and patterned to form an extraction electrode 18 '. Thereafter, the sacrificial layer of tungsten-titanium is removed by etching using a hydrogen peroxide solution to obtain a pressure detector 10 'having a cantilever shape. The thin tube 11 is formed by the same method as in the first embodiment.

【0022】片持ち梁よりなる圧力検出部10’は細管
11を通過する液体の流速圧力により片持ち梁が撓み圧
電体薄膜19の取り出し電極18、18’の両端に電圧
差が生じることにより流速圧力を検出する。
The cantilever pressure detector 10 ′, which is a cantilever, is bent by the flow velocity pressure of the liquid passing through the thin tube 11, and the flow rate is increased by generating a voltage difference between both ends of the extraction electrodes 18, 18 ′ of the piezoelectric film 19. Detect pressure.

【0023】第2の実施例の液体流速検出部10’を用
いて図3に示す微小液体供給装置を構成することによ
り、第1の実施例と同様に液体の流量調整を行うことが
可能となる。
By using the liquid flow rate detector 10 'of the second embodiment to constitute the micro liquid supply device shown in FIG. 3, it is possible to adjust the flow rate of the liquid in the same manner as in the first embodiment. Become.

【0024】なお、上記両実施例ではシリコン基板を用
いたが石英、ガラス等を用いても同様の液体流速検出部
を構成することが可能である。また圧電体としては窒化
アルミニウム、五酸化タンタル、チタン酸鉛、チタン酸
バリウム等の圧電効果を有する材料であればよい。ピエ
ゾ抵抗体も公知のものを用いることができ、その他本発
明の要旨を変更しない範囲で種々変形してもよい。
Although a silicon substrate is used in both of the above embodiments, a similar liquid flow velocity detecting unit can be formed using quartz, glass, or the like. The piezoelectric body may be any material having a piezoelectric effect, such as aluminum nitride, tantalum pentoxide, lead titanate, barium titanate and the like. Known piezoresistors can be used, and various modifications may be made without departing from the scope of the present invention.

【0025】第3の実施例の微小液体供給装置であるイ
ンクジェット記録ヘッドの構成を図5に示す。図5はイ
ンクジェット記録ヘッドの1つのみを記載したものであ
り、実際には本構成がマルチに形成してある。液体搬送
部(液体供給ポンプ)と圧力検出部、及び細管が基板上
に一体化してある。液体搬送部として薄膜抵抗体よりな
るヒーター25を用い、ヒーター25を加熱することに
よりインク26中にバブルが形成されノズル4よりイン
クが噴出する。このとき同一基板上に近接して設けた空
隙部14に液体の流動に伴い圧力が印加され絶縁層から
なるメンブレン27が変形し、メンブレン上に設けたピ
エゾ抵抗素子16の抵抗が変化しインクの流速を検出す
る。このようにして検出した流速の信号を読み取ること
によりインクの噴出量を検知できる。
FIG. 5 shows the configuration of an ink jet recording head which is a minute liquid supply device according to the third embodiment. FIG. 5 shows only one of the ink jet recording heads, and the present configuration is actually formed as a multiple. A liquid transfer unit (liquid supply pump), a pressure detection unit, and a thin tube are integrated on a substrate. A heater 25 made of a thin film resistor is used as a liquid transporting unit. By heating the heater 25, a bubble is formed in the ink 26 and the ink is ejected from the nozzle 4. At this time, pressure is applied to the gap portion 14 provided close to the same substrate due to the flow of the liquid, and the membrane 27 made of an insulating layer is deformed, the resistance of the piezoresistive element 16 provided on the membrane changes, and ink Detect the flow rate. The ejection amount of ink can be detected by reading the signal of the flow velocity detected in this manner.

【0026】このような構成を有することでマルチに並
ぶ図5の記録ヘッドにおけるインク噴出量を各ヘッド毎
に検出でき、1つのヘッドの目詰まりが生じた場合に他
のヘッドによりインクの噴出を代用することが可能とな
る。また各ヘッドのヒーターの加熱のために印加する電
力をフィードバック制御し印字品質の揃ったインクジェ
ット記録ヘッドを提供することも可能となる。
With such a configuration, the amount of ink ejected from the recording heads shown in FIG. 5 arranged in multiples can be detected for each head, and when one head is clogged, the ink is ejected by another head. It becomes possible to substitute. Further, it is also possible to provide an ink jet recording head having uniform print quality by feedback-controlling the electric power applied for heating the heater of each head.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る微小液
体流量検出素子は微小流量を検出でき、これを用いた微
小液体供給装置は流速圧力を検出することで液体を精度
良く流すことが可能となる。
As described above, the minute liquid flow rate detecting element according to the present invention can detect a minute flow rate, and the minute liquid supply device using the same can detect the flow velocity pressure to flow the liquid accurately. Becomes

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例である微小液体流量検出素子
の構成を示す分解斜視図である。
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a configuration of a minute liquid flow rate detecting element according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の素子の製造工程を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory view showing a manufacturing process of the device of FIG.

【図3】図1の素子を組込んだ微小液体供給装置の一例
を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing an example of a micro liquid supply device incorporating the element of FIG.

【図4】本発明の他の実施例である微小液体流量検出素
子を示す概略構成図である。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a minute liquid flow rate detection element according to another embodiment of the present invention.

【図5】本発明の更に他の実施例であるインクジェット
記録ヘッドを示す概略構成図である。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing an ink jet recording head according to still another embodiment of the present invention.

【図6】フローサイトメーターのフローチェンバーを示
す概略構成図である。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing a flow chamber of a flow cytometer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 フローチェンバー 2 試料流入管 3 搬送用液体流入管 4 ノズル 5 細管 6 引出し孔 7 犠牲層 8 エッチ穴 10 圧力検出部 10’ 圧力検出部 11 細管 11a 溝 12 第2基板 13 第1基板 14 空隙部 15 絶縁層 16 ピエゾ抵抗素子 17 保護層 18 取り出し電極 18’ 取り出し電極 19 圧電体薄膜 20 液体導入管 21 液体搬送部 22 ポンプ駆動回路 23 流速検出回路 24 CPU 25 ヒーター 26 インク 27 メンブレン 100 微小液体流量検出素子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Flow chamber 2 Sample inflow pipe 3 Conveying liquid inflow pipe 4 Nozzle 5 Narrow tube 6 Extraction hole 7 Sacrificial layer 8 Etch hole 10 Pressure detection unit 10 'Pressure detection unit 11 Small tube 11a Groove 12 Second substrate 13 First substrate 14 Void DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 Insulating layer 16 Piezoresistive element 17 Protective layer 18 Extraction electrode 18 'Extraction electrode 19 Piezoelectric thin film 20 Liquid introduction pipe 21 Liquid transport section 22 Pump drive circuit 23 Flow velocity detection circuit 24 CPU 25 Heater 26 Ink 27 Membrane 100 Micro liquid flow rate detection element

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 流体の流速を検知する微小流体流量検出
素子において、 第2基板と、 前記第2基板に設けられた圧力検出部と、 前記圧力検出部が細管空間内に位置できるように前記第
2基板と共に前記細管空間を形成する細管形成用溝が形
成された第1基板とを有し、 前記圧力検出部は、前記第2基板に対して空隙部を介し
て離間して設けられる薄膜メンブレンに接して設けられ
るピエゾ抵抗素子を有することを特徴とする微小流体流
量検出素子。
1. A microfluidic flow rate detecting element for detecting a flow velocity of a fluid, comprising: a second substrate; a pressure detecting unit provided on the second substrate; and a pressure detecting unit disposed in the capillary space. A first substrate on which a capillary forming groove for forming the capillary space is formed together with a second substrate, wherein the pressure detecting unit is provided separately from the second substrate via a gap portion A microfluidic flow rate detecting element comprising a piezoresistive element provided in contact with a membrane.
【請求項2】 前記圧力検出部は、前記メンブレンの撓
み量により圧力変化が検出可能であることを特徴とする
請求項1記載の素子。
2. The element according to claim 1, wherein the pressure detector is capable of detecting a change in pressure based on a deflection amount of the membrane.
【請求項3】 流体の流速を検知する微小流体流量検出
素子において、 第2基板と、 前記第2基板に設けられた圧力検出部と、 前記圧力検出部が細管空間内に位置できるように前記第
2基板と共に前記細管空間を形成する細管形成用溝が形
成された第1基板とを有し、 前記圧力検出部は、前記第2基板に対して離間している
部分を有する片持ち梁形状の圧電体薄膜を有することを
特徴とする微小流体流量検出素子。
3. A microfluidic flow rate detecting element for detecting a flow rate of a fluid, comprising: a second substrate; a pressure detecting unit provided on the second substrate; and a pressure detecting unit disposed in the narrow tube space. A first substrate on which a capillary forming groove for forming the capillary space is formed together with a second substrate, wherein the pressure detecting portion has a cantilever shape having a portion separated from the second substrate. A microfluidic flow rate detecting element comprising the piezoelectric thin film of (1).
【請求項4】 前記圧電体薄膜には、その圧電効果を検
出するための電極が設けられていることを特徴とする請
求項3記載の素子。
4. The element according to claim 3, wherein said piezoelectric thin film is provided with an electrode for detecting a piezoelectric effect thereof.
【請求項5】 前記圧力検出部は、前記片持ち梁形状の
圧電体薄膜の撓み量により圧力変化が検出可能であるこ
とを特徴とする請求項3記載の素子。
5. The element according to claim 3, wherein the pressure detector is capable of detecting a change in pressure based on an amount of bending of the cantilever-shaped piezoelectric thin film.
【請求項6】 前記第1、2の基板の少なくとも一方が
ガラス板からなる請求項1または3記載の素子。
6. The device according to claim 1, wherein at least one of the first and second substrates is made of a glass plate.
【請求項7】 前記第1、2の基板の少なくとも一方が
単結晶シリコンからなる請求項1または3記載の素子。
7. The device according to claim 1, wherein at least one of the first and second substrates is made of single crystal silicon.
【請求項8】 前記細管空間の深さが100μm以下で
ある請求項1または3記載の素子。
8. The device according to claim 1, wherein a depth of the capillary space is 100 μm or less.
【請求項9】 請求項1または3の素子と、前記素子の
細管空間内壁に形成した液体搬送部と、制御部とを有
し、細管空間内液体の圧力を検出部で検出して液体搬送
部にフィードバックすることにより液体搬送量を制御す
ることを特徴とする微小液体供給装置。
9. A liquid transporter comprising: the element according to claim 1; a liquid transport unit formed on an inner wall of the capillary space of the element; and a control unit, wherein the pressure of the liquid in the capillary space is detected by a detector and the liquid is transported. A minute liquid supply device that controls a liquid conveyance amount by feeding back to a unit.
【請求項10】 液体搬送部が薄膜抵抗体よりなる請求
項9記載の装置。
10. The apparatus according to claim 9, wherein the liquid transport section comprises a thin film resistor.
JP03320600A 1991-12-04 1991-12-04 Micro-liquid flow rate detection element and micro-liquid supply device using the element Expired - Fee Related JP3088528B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP03320600A JP3088528B2 (en) 1991-12-04 1991-12-04 Micro-liquid flow rate detection element and micro-liquid supply device using the element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP03320600A JP3088528B2 (en) 1991-12-04 1991-12-04 Micro-liquid flow rate detection element and micro-liquid supply device using the element

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH05157599A JPH05157599A (en) 1993-06-22
JP3088528B2 true JP3088528B2 (en) 2000-09-18

Family

ID=18123229

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP03320600A Expired - Fee Related JP3088528B2 (en) 1991-12-04 1991-12-04 Micro-liquid flow rate detection element and micro-liquid supply device using the element

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3088528B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101876562B (en) * 2009-12-14 2012-06-20 清华大学 Cone governor type differential pressure flowmeter

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3362563B2 (en) * 1995-06-30 2003-01-07 日産自動車株式会社 Viscous liquid minute discharge detection device and viscous liquid discharge amount management device using this detection device
DE19650115C1 (en) * 1996-12-03 1998-07-02 Fraunhofer Ges Forschung Medication dosing device
EP0943076B1 (en) * 1996-12-03 2000-05-10 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Förderung Der Angewandten Forschung E.V. Micromechanically produced flow-restriction device
JP5364886B2 (en) * 2009-01-23 2013-12-11 下山 勲 Tactile sensor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101876562B (en) * 2009-12-14 2012-06-20 清华大学 Cone governor type differential pressure flowmeter

Also Published As

Publication number Publication date
JPH05157599A (en) 1993-06-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6280148B1 (en) Microdosing device and method for operating same
JP4146812B2 (en) MEMS substrate and method for forming MEMS substrate
US20070085870A1 (en) Drop volume measurement and control for ink jet printing
WO1994015791A1 (en) Ink jet head
JP3088528B2 (en) Micro-liquid flow rate detection element and micro-liquid supply device using the element
JPH05229128A (en) Production of ink jet print head
JP3389732B2 (en) INK JET RECORDING APPARATUS AND INK JET HEAD MANUFACTURING METHOD
JP2002067307A (en) Liquid drop jet head
JP3500781B2 (en) Ink jet recording device
JPH03295654A (en) Liquid jet head
JP3139142B2 (en) Ink jet recording apparatus, ink jet head, and method of measuring ink ejection characteristics
JP2004001110A (en) Electrostatic actuator, liquid droplet discharge head, ink jet recording device, and micro device
JP2010241063A (en) Liquid drop jet head, liquid drop jet device, and method for manufacturing nozzle substrate
JPH03288649A (en) Liquid jet head
WO2024024944A1 (en) Inkjet head manufacturing method and inkjet head
JP3454258B2 (en) Ink jet recording device
JP2004167951A (en) Liquid jet head, manufacturing method for the same, ink cartridge, and inkjet recorder
JP2004090279A (en) Liquid ejection head and liquid ejector
JP3520864B2 (en) Inkjet head
JPS6056547B2 (en) droplet injection device
US20080291247A1 (en) Droplet discharge head, droplet discharge apparatus, and method for discharge control in droplet discharge head
JPH1052917A (en) Static attraction type recording device
JPH05116321A (en) Ink jet recording apparatus
JPH1067102A (en) Ink jet head and ink jet recording device
JP4165420B2 (en) Electrostatic actuator, method for manufacturing electrostatic actuator, droplet discharge head using these, method for manufacturing droplet discharge head, and droplet discharge apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080714

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080714

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090714

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090714

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100714

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100714

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110714

Year of fee payment: 11

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees